[发明专利]近红外煤质在线测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤炭质量测量装置，特别是一种采用煤粉采样器、近红外探测器、基于支持向量机回归网络的煤质计算模块和自动控温部件相结合的近红外煤质在线测量装置，尤其适用于电站入炉煤质的在线检测，也适用于实时监测其它相关场所中的煤质成分。

背景技术

“十二五”期间，全国规划煤电开工规模3亿千瓦， 2015年我国煤电装机预计达到9.6亿千瓦，2020年全国发电装机容量将达到19.35亿千瓦左右，其中煤电11.7亿千瓦。然而，我国火电厂普遍存在燃用煤质与锅炉设计煤种不相符的现象，造成锅炉出力不足、热效率下降、制粉能力下降和锅炉受热面结焦等不良后果，这不仅增加了发电煤耗，也严重影响锅炉安全运行。为解决这个问题，非常需要对入炉煤的煤质进行快速分析检测。传统的煤质检测均采用人工采样制样，利用实验仪器对其进行分析，这样分析速度慢，一批煤样的分析周期为6～8小时，大多数电厂当天的煤样第二天才能出检测报告，这远远不能满足锅炉燃烧调整的需要。由于检测手段的限制，使得实际需要与检测数据报出时间滞后的矛盾越来越突出，因此很有必要实现煤质的实时在线检测，让电厂运行人员及时地掌握燃煤成分，进行燃烧调整，真正地实现电站的锅炉安全、经济运行。

目前，国内、外煤质在线检测的原理主要有间接测量法和直接测量法。如专利公开号为CN1369712A的“电站锅炉入炉煤质实时监测方法及装置”，记载一种通过测量汽轮机的运行参数，从而间接获取煤质参数的间接测量方法。但是这种方法极易受到系统误差的干扰，而且利用这种方法所计算的煤质参数指导锅炉优化燃烧时，将会导致误差积累，进而恶化测量精度。因此，应用比较多的是直接测量法。该方法包括热重法，如专利公告号为CN2901316Y的“用于煤质工业的快速分析仪”，公开了一种通过对煤燃烧、称重后，获得煤质参数的设备。但是该方法需要对煤粉进行燃烧，是一种“破坏性”测量方法，且测量时间滞后于当前燃煤，并非真正意义上的在线分析；直接测量法也包括中子诱发γ射线法，如专利公布号为CN102095741A的“一种检测输送带上煤质成分的方法和装置”，是一种通过检测中子射线在煤堆中衰减的大小来确定煤质成分的设备。但是这种方法带有辐射性，给现场工作人员带来安全隐患，致使其推广应用遇到困难；直接测量法还包括激光诱导等离子光谱法，如专利公布号为CN102004088A的“一种基于神经网络的煤质特性在线测量方法”，涉及是一种通过高功率激光烧蚀煤样产生等离子体，进而用光谱仪接受等离子强度来确定煤质成分。但是这种方法母体效益比较大，导致测量精度不高，而且激光也会对人产生一些不良的影响，也就限制了该方法的广泛应用；此外，还有近红外法。如在《煤》（2010年8期，30-32页）上发表的名称为“热电厂煤质在线分析的应用研究”中，仅从原理上阐述了近红外在线测量煤质特性的可能性的设想，并没具体的技术方案实施；如专利公告号为CN201207037Y的 “近红外煤质在线监测分析仪”和在《吉林电力》（2003年1期，27-29页）上发表的名称为“煤质在线分析技术应用现状及研究”中，记载一种通过煤对近红外光的吸收来计算的煤质成分。该设备所用的滤光片只能提供离散近红外光，在分析电站复杂的混合煤种时显得明显达不到测量效果。同时，该装置没有相应的在线采样装置，这给该装置的应用带来了很大难度；在《工矿自动化》（2006年1期，37-39页）上发表的名称为“煤质在线检测方法和基于虚拟仪器的系统设计”，所涉及的是一种采用声光可调谐滤光器的近红外煤质测量设备。该设备的测量对象为输煤胶带上的原煤，因此该测量设备容易受环境因素（温度、湿度和光线）、原煤厚度和密集度等条件影响，从而导致测量精度的下降；在《热力发电》（2011年6期，89-92页）上发表的名称为“近红外煤质多组分实时分析仪研发和应用”中，因没有考虑到近红外光谱的漂移效应对测量精度的影响，也没有自动控温功能和应用先进的煤质计算模型，故一旦设备遇到特殊工况，其预测精度将大打折扣。

发明内容

本发明的目的是提供一种近红外煤质在线测量装置，解决了现有在线检测方法存在的易受系统误差的干扰、影响测量精度和危害人体等问题，其结构设计合理，对复杂的混合煤种样品数据的采集方便、传输快捷，在线分析迅速，测量准确、可靠，与其同类产品相比，显著减小近红外光谱的漂移效应，避免环境因素对被测煤质的干扰，从而大大提高实时监测煤质成分的精度。